RU2163643C1

RU2163643C1 - Method of pipe production from microalloyed steels

Info

Publication number: RU2163643C1
Application number: RU2000111699A
Authority: RU
Inventors: А.И. Брижан; А.И. Грехов; С.Ю. Жукова; Антонина Андреевна Кривошеева; Л.Г. Марченко; В.А. Москаленко; Ю.А. Поповцев; В.И. Пузенко; А.М. Степашин; Т.В. Тетюева; З.К. Шафигин
Original assignee: ОАО "Синарский трубный завод"
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2001-02-27

Abstract

FIELD: production of pipes of oil assortment from steel microalloyed with niobium and/or vanadium. SUBSTANCE: pipes in the form of round billets made of steel containing C, Mn, Nb and V are preliminarily deformed at 1000 C, cooled in air for 55 s down to 735 C, heated by induction plant up to 800 C and finally deformed in multistand sinking mill with total reduction degree of 20%. Upon leaving the last mill stand, pipes are cooled with water for 1.5 s at average rate of 20 C/s to 680 C and finally cooled in air. EFFECT: higher strength, ductility and cold resistance of pipes. 1 tbl

Description

Изобретение направлено на совершенствование технологии упрочнения труб нефтяного сортамента из микролегированных ниобием (Nb) и/или ванадием (V) сталей непосредственно в линии трубопрокатной установки. The invention is aimed at improving the technology of hardening oil-grade pipes from microalloyed niobium (Nb) and / or vanadium (V) steels directly in the pipe rolling line.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки труб из углеродистых сталей (марок 20, "Д") и низколегированных сталей (типа 37Г2С), заключающийся в том, что трубу охлаждают водой по выходу из последней клети стана, при этом охлаждение наружной поверхности трубы начинают с 800-840^oC в течение 3-5 с со средней скоростью 30-40 град/с за 6-10 циклов, длительность интенсивного охлаждения в цикл составляет 0,2-0,3 с паузами между циклами 0,15-0,2 с [патент РФ N 2112052, Кл. C 21 D 9/08, опубл. 27.05.98 г.].The closest analogue to the claimed invention in technical essence and the achieved result is a method of heat treatment of pipes made of carbon steel (grades 20, "D") and low-alloy steels (type 37G2S), which consists in the fact that the pipe is cooled with water at the outlet of the last mill stand while cooling the outer surface of the pipe begins with 800-840 ^o C for 3-5 s with an average speed of 30-40 deg / s for 6-10 cycles, the duration of intensive cooling in the cycle is 0.2-0.3 with pauses between cycles 0.15-0.2 s [RF patent N 2112052, Cl. C 21 D 9/08, publ. May 27, 1998].

Недостатком этого способа является то, что он непригоден для упрочнения труб из сталей, микролегированных ниобием и/или ванадием с пониженным содержанием дефицитного в России марганца. При заявленных в способе режимах нагрева и охлаждения проявляется влияние малых добавок этих элементов только на повышение прокаливаемости и не используются эффекты торможения рекристаллизации аустенита при горячей деформации и дисперсионного твердения. В результате в конечной структуре стали после интенсивного охлаждения вместо перлита образуется верхний бейнит, что приводит к сильному упрочнению, но одновременно резко снижаются пластические характеристики. The disadvantage of this method is that it is unsuitable for hardening pipes made of steels microalloyed with niobium and / or vanadium with a low content of manganese deficient in Russia. In the heating and cooling modes stated in the method, the effect of small additions of these elements is only shown to increase hardenability and the braking effects of austenite recrystallization during hot deformation and dispersion hardening are not used. As a result, in the final steel structure after intensive cooling, instead of perlite, upper bainite is formed, which leads to strong hardening, but at the same time the plastic characteristics sharply decrease.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления труб нефтяного сортамента из микролегированной ниобием и/или ванадием стали, который обеспечивает реализацию уникального влияния малых добавок этих элементов на одновременное повышение прочности, пластичности и хладостойкости стали путем совершенствования параметров охлаждения труб после предварительной и окончательной горячей деформации. The objective of the present invention is to develop a method for the production of oil-grade pipes from micro-alloyed niobium and / or vanadium steel, which provides a unique effect of small additives of these elements on the simultaneous increase in the strength, ductility and cold resistance of steel by improving the parameters of pipe cooling after preliminary and final hot deformation.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления, включающем предварительную горячую деформацию, охлаждение, нагрев, окончательную деформацию и охлаждение, согласно изобретению после предварительной горячей деформации трубы подвергают охлаждению на воздухе в течение 55-60 с до 735-770^oC, нагрев под окончательную деформацию ведут до 810-850^oC, а после окончательной деформации осуществляют охлаждение водой в течение 1,5-2,0 с со средней скоростью 20-25 град/с с дальнейшим охлаждением на воздухе. Такие параметры горячей деформации и охлаждения создают условия для эффективного влияния ниобия и ванадия на процессы измельчения зерна и упрочнения за счет дисперсионного твердения.The problem is solved in that in a manufacturing method comprising pre-hot deformation, cooling, heating, final deformation and cooling, according to the invention, after preliminary hot deformation of the pipe, it is cooled in air for 55-60 s to 735-770 ^o C, heating under the final deformation is carried out to 810-850 ^o C, and after the final deformation, water is cooled for 1.5-2.0 s at an average rate of 20-25 deg / s with further cooling in air. Such parameters of hot deformation and cooling create conditions for the effective influence of niobium and vanadium on the processes of grain grinding and hardening due to dispersion hardening.

В процессе охлаждения после предварительной горячей деформации на воздухе в течение 55-60 с с температуры 1000-1500^oC до температуры 735-770^oC происходит выделение ниобия (около 50% от абсолютного содержания в стали) в виде частиц карбидов и карбонитридов. При последующем нагреве до 810-850^oC за счет температурного гистерезиса процессов выделения - растворения не происходит растворения образовавшихся карбидов и карбонитридов. Дисперсные частицы карбидов и карбонитридов тормозят движение дислокаций и границ при нагреве и во время междеформационных пауз при окончательной деформации, что приводит к сильному измельчению аустенитного зерна.In the cooling process, after preliminary hot deformation in air for 55-60 s from a temperature of 1000-1500 ^o C to a temperature of 735-770 ^o C, niobium (about 50% of the absolute content in steel) is released in the form of carbide and carbonitride particles. Subsequent heating to 810-850 ^o C due to the temperature hysteresis of the processes of separation - dissolution does not dissolve the formed carbides and carbonitrides. Dispersed particles of carbides and carbonitrides inhibit the movement of dislocations and boundaries during heating and during interdeformation pauses during final deformation, which leads to strong grinding of austenitic grain.

Повышение температуры нагрева свыше 850^oC ведет к растворению карбидов и частично карбонитридов ниобия и снижению эффекта измельчения зерен аустенита, а нижний интервал температур нагрева под окончательную деформацию ограничен прочностными характеристиками трубопрокатного оборудования.An increase in the heating temperature above 850 ^o C leads to the dissolution of carbides and partially niobium carbonitrides and a decrease in the effect of grinding of austenite grains, and the lower temperature range for final deformation is limited by the strength characteristics of the tube rolling equipment.

В процессе ускоренного охлаждения после окончательной прокатки в течение 1,5-2,0 с со средней скоростью 20-25 град/с увеличивается число активных центров зарождения феррита, что приводит к дальнейшему измельчению конечной ферритоперлитной структуры, а при окончательном охлаждении на воздухе внутри феррита выделяются чрезвычайно дисперсные (размеры до 5 нм) частицы карбидов и карбонитридов ниобия и ванадия, обуславливающие дисперсионное упрочнение стали. Повышение скорости и длительность охлаждения свыше 2,0 с и 20-25 град/с соответственно приводит к образованию высокоуглеродистого верхнего бейнита и к охрупчиванию стали. In the process of accelerated cooling after the final rolling for 1.5-2.0 s with an average speed of 20-25 deg / s, the number of active centers of ferrite nucleation increases, which leads to further refinement of the final ferritoperlite structure, and upon final cooling in air inside the ferrite extremely dispersed (sizes up to 5 nm) particles of niobium and vanadium carbides and carbonitrides are released, which determine the dispersion hardening of steel. The increase in speed and the duration of cooling over 2.0 s and 20-25 deg / s, respectively, leads to the formation of high-carbon upper bainite and embrittlement of steel.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. The proposed method is as follows.

Трубы-заготовки после предварительной деформации при 1000-1050^oC в непрерывном стане охлаждают на воздухе в течение 55-60 с до 735-770^oC. После нагрева в индукционных установках до 800-850^oC производится окончательная деформация в многоклетьевом редукционном стане с суммарной степенью деформации 20-30%. По выходу из последней клети стана трубы охлаждают водой в течение 1,5-2,0 с со средней скоростью 20-25 град/с до 680-720^oC, дальнейшее охлаждение ведут на воздухе.Billet pipes after preliminary deformation at 1000-1050 ^o C in a continuous mill are cooled in air for 55-60 s to 735-770 ^o C. After heating in induction plants up to 800-850 ^o C, the final deformation is performed in a multi-ring reduction mill with the total degree of deformation of 20-30%. Upon leaving the last mill stand, the pipes are cooled with water for 1.5-2.0 s at an average speed of 20-25 deg / s to 680-720 ^o C, further cooling is carried out in air.

Предлагаемый и известный способы были осуществлены в промышленных условиях в линии трубопрокатного агрегата ТПА-80 ОАО "Синарский трубный завод" при прокатке насосно-компрессорных труб наружным диаметром 73 мм, толщиной стенки 5,5 мм из двух марок стали, микролегированных ниобием (0,45% C; 0,82% Mn и 0,045% Nb) и ниобием с ванадием (0,30% C; 0,60% Mn; 0,032% Nb и 0,052% V). The proposed and known methods were carried out under industrial conditions in the line of the TPA-80 pipe rolling unit of Sinarsky Tube Plant OJSC when rolling tubing pipes with an outer diameter of 73 mm, a wall thickness of 5.5 mm from two steel grades microalloyed with niobium (0.45 % C; 0.82% Mn and 0.045% Nb) and niobium with vanadium (0.30% C; 0.60% Mn; 0.032% Nb and 0.052% V).

Результаты исследования свойств труб приведены в таблице. The results of the study of the properties of the pipes are shown in the table.

Как видно из таблицы, обработка по предлагаемому способу позволяет из низкомарганцовистой стали, содержащей малые добавки Nb и Nb+V получать трубы нефтяного сортамента группы прочности "Е" и "Л" (ГОСТ 633-80) повышенной хладостойкости, что очень важно для северных районов России. As can be seen from the table, the processing according to the proposed method allows from low-manganese steel containing small additives Nb and Nb + V to obtain oil-grade tubes of strength group "E" and "L" (GOST 633-80) of high cold resistance, which is very important for the northern regions Of Russia.

Claims

A method of manufacturing pipes from microalloyed niobium and / or vanadium steel, including preliminary hot deformation, cooling, heating, final deformation and cooling, characterized in that after preliminary hot deformation of the pipe is subjected to cooling in air for 55-60 s to 735-770 ^o C, heating under the final deformation is carried out to 800 - 850 ^o C, and after the final deformation, water is cooled for 1.5 - 2.0 s at an average speed of 25 - 25 ^o C / s with further cooling in air.